基于高頻注入法IPMSM無速傳感器矢量控制研究.pdf

1、在永磁同步電動機(jī)交流調(diào)速控制系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)位置和速度閉環(huán)控制從而達(dá)到高性能控制效果，通常需要在電動機(jī)轉(zhuǎn)動軸上安裝用來測量轉(zhuǎn)子位置和速度信息機(jī)械式的光電編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器。但它們都要受到自身體積、質(zhì)量以及成本等因素的影響，特別是在有些環(huán)境中，機(jī)械式傳感器受周邊環(huán)境因素影響較大，容易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定問題的出現(xiàn)。為了解決這些問題，近年來永磁同步電動機(jī)無速度傳感器矢量控制技術(shù)成為交流調(diào)速領(lǐng)域中的一大熱點。在眾多無速度傳感器技術(shù)中大部分都是基于反

2、電動勢的位置估計方法，而這些方法只有中高速條件下才能有效工作，而在中低速環(huán)境中由于反電動勢比較小，無法正確提取。低速情況下一般用高頻注入法。本文采用基于高頻電壓注入法的無速度傳感器矢量控制技術(shù)來檢測轉(zhuǎn)子的位置信息。主要完成的工作有:
　　一、建立了IPMSM數(shù)學(xué)模型，以及在各個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)換關(guān)系，通過三相與兩相，兩相與兩相之間的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換解決了電機(jī)非線性、強(qiáng)耦合性等難題，最后介紹了IPMSM矢量控制基本理論和幾種矢量控制策略，為后面的

3、無位置傳感器矢量控制技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　二、具體地分析了旋轉(zhuǎn)式高頻電壓信號注入法和脈振式高頻電壓注入法應(yīng)用在永磁同步電動機(jī)無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的基本原理，并且針對濾波器模塊進(jìn)行了簡化，最后進(jìn)行了仿真研究。通過仿真表明，脈振式高頻電壓注入法比旋轉(zhuǎn)式調(diào)試更困難，對參數(shù)變化更敏感，但脈振式注入法動態(tài)效應(yīng)更好。兩種方法都有比較好的位置跟蹤精度，適用低速空負(fù)載運行。
　　三、詳細(xì)討論分析了高頻電壓注入無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)

4、的影響因素。逆變器死區(qū)效應(yīng)使逆變器每周期多輸出了六個幅值相等的額外干擾電壓，使響應(yīng)電流信號波形發(fā)生了畸變，影響了轉(zhuǎn)子位置估計精確性。定子電阻和系統(tǒng)延時使正負(fù)序電流分量發(fā)生了偏移，多出了一個直流分量。凸極率的大小直接影響電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計誤差的大小，甚至有可能使位置估計失敗。最后對幾種影響因素分別進(jìn)行了仿真研究分析。
　　四、最后對控制系統(tǒng)進(jìn)行了整體硬件和軟件設(shè)計，并通過實驗驗證了基于旋轉(zhuǎn)式高頻電壓注入法的永磁同步電機(jī)無速度傳感器矢量